BIOMEKANIKA

SATUAN

Digunakan untuk mengukur besaran sesuatuKeseluruhan besaran dalam mekanika/fisika klasik diungkapkan dalam besaran fundamental:Satuan SI (Systme International): mks: L = meters (m), M = kilograms (kg), T = seconds (s) cgs: L = centimeters (cm), M = grams (gm), T = seconds (s)British Units: Inches, feet, miles, pounds, slugs...Kita akan sering menggunakan satuan SI, namun beberapa masih menggunakan satuan British, sehingga Anda harus dapat mengkonversikannya.

Konversi Antara Sistem SatuanBeberapa faktor konversi yang penting:1 inch= 2.54 cm1 m = 3.28 ft1 mile= 5280 ft 1 mile= 1.61 km

Contoh: konversi miles ke satuan SI (m/s)

PENGUKURANDigunakan untuk memperoleh besaran/nilai sesuatu.Sebelum pengukuran dilakukan, alat ukur harus ditera/dikalibrasi. Proses pengukuran.Pengukuran berulang : melibatkan sejumlah pengulangan setiap waktu (perdetik, permenit, perjam dsb) Contoh : pengukuran pernafasan, sehingga diperoleh nilai pernafasan rata-rata.Pengukuran hanya sekali Contoh : Potensial aksi pada sel saraf

Perlu diperhatikan : ketelitian (accuracy) dan ketepatan (precision).

Ketelitian menunjukkan pengukuran yang dapat memberikan pendekatan untuk memperoleh suatu standar (bergantung pada si pengukur).Jika pengukurannya berulang, maka harus dilakukan perata-rataan :Contoh : pengukuran tekanan (P) dilakukan selama 20 (n) kali, maka nilai tekanan rata-rata :Ketelitiannya digunakan standar deviasi :Maka nilai tekanan yang diperoleh adalah (P DP)Jangan lupa satuannya dicantumkan.

Keakuratan menunjukkan kemampuan pengembalian suatu pengukuran (bergantung alat ukur)Karena itu alatnya harus ditera agar memiliki keakuratan yang tinggi.Apa fungsinya pengukuran ?Dalam kesehatan digunakan untuk diagnostik

Faal positif dan negatifFaal PositifError yang terjadi dimana penderita dinyatakan menderita suatu penyakit padahal tidakFaal negatifError yang terjadi dimana penderita dinyatakan tidak sakit padahal menderita suatu penyakit Untuk menghindari :1. Dalam pengambilan pengukuran2. Pengulangan pengukuran3. Penggunaan alat yang dapat dipercaya4. Kalibrasi terhadap alat.Skema dasar Pengukuran

Proses PengukuranKetelitian dan kebenaranFaal positif atau negatifData-data lain

BIOMEKANIKA

Peranan ilmu Fisika untuk menentukan fungsi tubuh (kesehatan) : FAAL FISIKAPenggunaan fisika dalam kedokteran : penggunaan alat-alat kedokteran (ultrasonik, laser, radiasi, NMR, dll)

FISIKA DALAM DUNIA KESEHATAN

Hukum Dasar dalam BiomekanikaHukum Newton pertama Hukum Newton keduaHukum Newton ketigaDirumuskan oleh Isaac Newton untuk mempelajari gerakan mekanik pada manusia dan hewan. Dimulai dengan gaya tarik gravitasi dua benda

Hukum Newton PertamaSetiap benda mempunyai sifat mempertahankan keadaannya, baik dalam keadaan diam atau bergerak (HUKUM KELEMBAMAN).Semua benda akan bergerak lurus, kecuali jika ada gaya yang membelokannya.

Hukum Newton KeduaGaya adalah suatu gangguan yang diberikan pada benda agar bergerak. Jika ada suatu gaya yang bekerja pada benda, maka benda akan mengalami percepatan yang searah dengan arah gaya.F = m aF = gaya (Newton, N, kg m/s2)a = percepatan (m/s)m = massa benda (kg)Ingat : massa tidak sama dengan berat !!!Berat adalah gaya gravitasi yang bekerja pada benda, W = m. g

Percepatan ?Jika benda bergerak maka ia berubah posisinya. Perubahan posisi memerlukan waktu, maka seberapa cepat ia berpindah disebut kecepatan.v = kecepatan [m/s]x2 = posisi akhir, dan x1 = posisi awal t2 = waktu akhir, dan t1 = waktu awalBenda dapat bergerak dengan kecepatan konstan atau kecepatan yang berubah-ubah setiap saat.Jika kecepatan benda bergerak berubah-ubah, maka benda dikatakan dipercepat atau diperlambat. Perubahan kecepatan dalam rentang waktu tertentu disebut percepatan.

Gaya adalah sesuatu yang menyebabkan benda bergerak.Ada dua macam gaya : Gaya kontak : kontak fisik antara dua benda : gaya tarik, gaya dorong, gaya gesek, dllGaya medan : tidak ada kontak fisik

Hukum Newton KetigaJika suatu benda A memberi gaya F pada benda lain B, maka pada waktu yang bersamaan benda B memberikan gaya N pada benda A. Arah gaya N berlawanan dengan gaya F (Aksi-Reaksi)FRAB

(a) Keadaan diamW = mgN(b) Keadaan bergerakW = mgFff = gaya gesek antara benda & lantai = mk.N

Contoh Kasus Seorang ayah sedang bermaik ski dengan anaknya. Si anak duduk di roda. Ada dua cara supaya roda ski bergerak : (a) menariknya dan (b) mendorongnya.

Cara manakah yang lebih mudah, mengapa ?

Solusi :(a). Mendorong300W = mgNf(b). Menarik300W = mgNfGaya gesek pada peristiwa menarik lebih kecil dibandingkan dengan pada kasus mendorong, sehingga akan lebih mudah menarik dibandingkan dengan mendorong

Kasus (2)Seorang pasien dengan berat 60 kg, sebelah kakinya cedera kaki, sehingga ia berjalan dibantu oleh dua tongkat yang membentuk sudut 220 terhadap garis vertikal. Setengah badannya ditopang oleh tongkat dan setengah lainnya oleh salah satu kakinya. Jika ia bergerak dengan kecepatan konstan, berapakah :Gaya gesek antara tongkat dengan lantaiBerapakah gaya pada masing-masing tongkat.

Kasus (3)Seorang pasien ingin membetulkan posisi giginya agar rata dengan gigi yang lain, sehingga harus dipasang kawat/pegas. Berapakah gaya kawat agar posisi gigi tidak berubah-ubah.

GAYA PADA TUBUH DAN DI DALAM TUBUHGaya pada tubuh dapat kita ketahui (menabrak meja).Gaya dalam tubuh tidak diketahui (gaya otot).

Asal mula gaya adalah gaya gravitasi, tarik-menarik antara dua benda. Contoh : berat badan (gaya tarik bumi terhadap badan), Varises pada vena (gravitasi thd aliran darah).

Gaya pada tubuh ada 2 tipe :1. Gaya pada tubuh dalam keadaan statis.2. Gaya pada tubuh dalam keadaan dinamis.

Gaya pada tubuh keadaan statisStatis : Tubuh dalam keadaan setimbang, jumlah gaya dan momen gaya yang ada sama dengan nol.Sistem tulang dan otot berfungsi sebagai pengumpil.

Ada 3 kelas sistem pengumpil :a. Klas pertama Titik tumpuan terletak diantara gaya berat dan ototW = gaya beratM = gaya otot

b. Klas keduaGaya berat diantara titik tumpu dan gaya otot.WMWMc. Klas ketigaGaya otot terletak diantara titik tumpuan dan gaya beratWMWM

Di dalam tubuh, klas ketiga dari sistem pengumpil merupakan yang paling umum.R : gaya reaksi humerus terhadap ulmaM : gaya ototW : gaya berat

Torsi atau Momen GayaTorsi merupakan perkalian gaya dan jarak, dimana akan bernilai maksimum, jika gaya dan jarak saling tegak lurus.Torsi digunakan untuk menghitung gaya otot yang diperlukan untuk menaham beban agar beban tidak bergerak dan menentukan pusat gravitasi.SF = 04.M 30 W = 0M = 7,5 W

Jika lengan membentuk sudut terhadap bidang horizontalPosisi tidak tegak lurus terhadap gaya-gaya yang bekerja, maka posisi harus dihitung dengan memperhitungkan sudut a

Tarikan otot deltoidGaya tarik otot deltoid membentuk sudut (a) terhadap posisi horizontal

TugasBerapakah gaya otot M ?

Keuntungan mekanikPerbandingan antara gaya otot dan gaya berat.Digunakan untuk mengukur kemampuan ototGaya berat (W)Gaya otot (M)IwIMKeuntungan Mekanik =

Penggunaan KlinikTraksi leherwArah tarikkatrolArah tarikotot

Traksi tulangwBerat pemberat 1/7 kali BB

wBerat pemberat 1/10 kali BB hanya untuk anak-anak dibawah 12 tahunTraksi kulit

Pusat Gravitasi tubuhPenentuan pusat gravitasi suatu benda1. Menggantungkan obyek pada titik berbeda.2. Berdiri diatas papan yg kedua ujungnya timbangan.

W1W2xL

Energi dan UsahaEnergi mekanik ada dua yaitu energi kinetik dan energi potensial.Energi kinetik berasal dari benda yang bergerak.

Energi potensial bergantung pada ketinggian Usaha merupakan perkalian gaya dan perubahan posisi akibat gaya yang diberikan.

Berapapun gaya yang diberikan kepada benda namun jika benda tsb tidak bergerak, maka usahanya nol.

*9